DE1425517A1

DE1425517A1 - Dichtungsstopfen und Verfahren zum Abdichten des Innenraumes eines rohrfoermigen Teiles

Info

Publication number: DE1425517A1
Application number: DE19631425517
Authority: DE
Inventors: Roper Edward C; Fueslein John R; Rader Robert R
Original assignee: Mueller Brass Co
Current assignee: Mueller Brass Co
Priority date: 1962-08-14
Filing date: 1963-08-13
Publication date: 1969-01-30
Also published as: DE1425517B2; GB1011293A; GB1011292A; US3200984A

Description

Dr. d. Louis

NÜRNBERG ^*"·"^! GrBbeWraBe 23 12.August I963

Telefon 0911/58176 Telegramme: Buigpatent

63/626O.626I. -lO/Le

Müller Brass Co., Port Huron, Michigan (USA)

"Dichtungsstopfen und Verfahren zum

Abdichten des Innenraumes eines rohrförmigen Teiles"

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungsstopfen, die insbesondere zur Verwendung in rohrförmigen Teilen, beispielsweise iietallrohren geeignet sind. Desweiteren sieht die Erfindung auch ein Verfahren vor, mit dessen Hilfe das Innere derartiger rohrförmiger Teile während des Versandes und der Lagerung vor Verschmutzungen und Beschädigungen geschützt werden kann.

Vorrichtungen von der Art, bei der Rohrleitungen für ein Strömungsiuittelsystem zum Einsatz gebracht werden, wie dies beispielsweise in Klima- und Kühlanlagen der Fall ■♦* ist, werden in der Industrie, im Handel und auch im Haushalt bereits weitgehend verwendet. Hierbei ist von wesent- · licher Bedeutung, dass die einzelnen Bauteile des Strömungssystems einschliesslich der Rohrleitungen stets sauber gehalten werden, und dass sich daran keinerlei unerwünschte Niederschläge, Teilchen und sich darauf nachteilig auswirkende verschmutzende Flüssigkeiten, beispielsweise feuchtigkeit, -ansetzen, bevor das System nicht völlig

ι zusammengebaut ist· Derartig» Maasnahmen dienen insbeeon-

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ι dere zu dem Zweck, um das Eindringen von Freiadstoffen in

, das Strömungssystem zn verhindern. Obwohl nun zwar in der ι

Praxis bisher stets derart vorgegangen wurde, dass die einzelnen Rohrleitungsteile bereits bei ihrer Herstellung sorgfältig gereinigt wurden, ergaben sich jedoch immer wieder Schwierigkeiten infolge des Eindringens schmutzender Substanzen in die Rohrleitungsteile während des Transportes und während der Lagerung dieser Teile vor ihrem Zusammenbau zu einer Klima- oder Kühlanlage, und es war bislang noch nicht gelungen diese Schwierigkeiten aus dem i/ege zn räumen. Infolgedessen mussten die Innenflächen der Rohrleitungsteile bisher stets nochmals sorgfältig nachgereinigt und die Feuchtigkeit an Ort und Stelle vor den endgülbigen Zusammenbau der anlage nochmals entfernt werden, xvodurch sich naturgemäss ctie Kosten für die Herstellung und den Zusammenbau derartiger Anlagen wesentlich erhöhten.

Der Erfindung liegt demgeuäss insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Dichtungsstopfen für Rohrleitungsteile sowie ein verbessertes Verfahren zur Behandlung derartiger Teile nach der Reinigung derselben zu schaffen, mit deren Hilfe die Innenflächen derartiger Rohrteile während beliebig langer Zeiträume während des Versandes und der Lagerung vor dem eigentlichen betriebsmassigen Einsatz im wesentlichen sauber gehalten werden können.

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Nach einem Merkmal der Erfindung ist ein Dichtungestopfen vorgesehen, welcher einen aus einen elastisch verformbaren Material bestehenden langgestreckten Körper aufweist» dessen eines Ende mit einer konvexen Oberfläche versehen ist, die ihrerseits in Längsrichtung nach auesen aus dem Körper vorspringt; desweiteren verlaufen erfindungsgemäss um den Umfang des Körpers zwischen dessen Enden entsprechende Dichtungsmittel, welche reibungsschlussig und dichtend an der Innenfläche eines Rohrleitungsteiles zur Anlage gebracht werden können.

Die Erfindung sei nachstehend anhand eines Aueführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Dichtungsstopfens, teilweise im Schnitt}

Figur 2 eine Draufsicht auf den in Figur 1 gezeigten Dichtungsstopfen in Richtung des bei 2 angegebenen Pfeiles}

Figur 3 einen Längsschnitt durch den in Figur 1 gezeigten Dichtungsstopfen, aus dem hervorgeht, wie dieser Stopfen in das «ine Ende eines Rohrleitungsteiles eingebracht ist und unter entsprechender Verformung dichtend an dessen Innenflachen anliegt.

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Die Zeichnungen zeigen im einzelnen einen insgesamt mit 10 bezeichneten Dichtungsstopfen mit- den Vorzugspreisen Merkmalen der Erfindung, Der· Stopfen 10 weist einen ^J Hauptteil 12 auf, dessen Aussenwandung im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Bei der in den Zeichnungen gezeigten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Unifangs fläche des Dichtungsstopfens über ihre ganze Länge gleichmässig leicht konisch zulaufend ausgebildet. Eine derartige konische Ausbildung der Aussenfläche des Dichtungsstopfens ist zwar zur Erzielung zufriedenstellender Dichtungseigenschaften des Dichtungsstopfens nicht unbedingt notwendig, kann jedoch zu dem Zweck vorgesehen sein, um die Herausnahme des Stopfens aus der zu seiner Herstellung benutzten Form zu erleichtern. Desweiteren weist der Stopfen 10 auch noch eine konisch verlaufende Stirnwandung 14 auf, die mit dem schmäleren Ende des Hauptteiles 12 fest verbunden ist, wobei der Gipfelpunkt des kegelförmigen Gebildes axial von dem Hauptteil 12 nach aussen ragt und genau auf der Längsachse des Hauptteiles 12 zu liegen konunt. Entsprechend der Darstellung der Zeichnungen ist mindestens eine bzw« vorzugsweise eine Vielzahl von im Abstand voneinander befindlichen Nuten 20 im Bereich cter Stirnwandung 14 um die Umfangsfläche des Hauptteiles 12 herum vergesehen, wie

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am deutlichsten aus Figur 1 ersichtlich ist. Die Nuten sind dabei in Längsrichtung des Hauptteiles im Abstand voneinander angebracht, so dass zwischen den einzelnen Nuten jeweils Dichtungswülste oder Rippen 22 gebildet werden, deren Aussenfläche vorzugsweise eine konvexe Form aufweist, wodurch deren Kompression in der in Figur dargestellten Weise erleichtert und so ein inniger Kontakt mit der Innenfläche einer Bohrung gewährleistet wird, wenn der Dichtungsstopfen in diese eingeführt ist.

Der Hauptteil 12 mit den Rippen 22 und der konisch zulaufenden Stirnwandung 14 besteht aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, der ein Durchbiegen und eine Deformation des Dichtungsstopfens beim Einführen in eine kreisförmige Bohrung, beispielsweise die Bohrung 16 eines Rohres 18 entsprechend der Darstellung der Figur 3 ermöglicht. Als,die erforderliche Elastizität und Flexibilität besitzende Werkstoffe kommen natürliche und künstliche Gummisubstanzen sowie synthetische Kunststoffe wie die Polymerisate und Mischpolymerisate von Kunststoffen auf Vinylbasis, Polyäthylen, Polypropylen und dergl. in Frage. Als besonders geeignet hat sich ein Plastikmaterial aus einem Vinylkunststoff erwiesen, welches im Handel unter der Bezeichnung »Geon 8812« erhältlich ist und von der B.F.Goodrich Chemical Co. geliefert wird. Bei Verwendung von natürlichem oder synthetischem Gummi ist vpr-

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zugsweise darauf zu achten, dass in diesen im wesentlichen keinerlei freier Schwefel vorliegt, der ja die Neigung hat, die Oberflächen von Rohren aus Kupfer oder Kupferlegierungen anzugreifen, in die ein derartiger Dichtungsstopfen möglicherweise ja auch eingebracht werden kann. Desweiteren handelt es sich bei dem Gummi vorzugsweise auch um einen selbstabdichtenden Gummi, so dass auch ein Durchstossen und eine Selbstabdichtung des Stopfens möglich ist, wenn das Innere der Rohrleitung dann in einer nachstehend noch näher zu beschreibenden Weise unter Druck gesetzt wird. Eine Gummimasse, die sich als für diesen Zweck ganz besonders gut geeignet gezeigt hat, liegt in ihrer (Durometer) Härte zwischen etwa 65 und 75·

Infolge der Elastizität und Verformbarkeit derartiger *. Werkstoffe kann ein derartiger Dichtungsstopfen unter festem rexbungsschlüssigen Kontakt mit den Innenflächen einer Bohrung in eine kreisförmig ausgebildete Bohrung eingebracht werden, wobei gleichzeitig der Reibungsschluss dieses Stopfens mit dieser Innenfläche erleichtert und trotzdem eine im wesentlichen strömungsmittelundurchlässige Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen erzielt wird. Darüber hinaus kann sich der Stopfen infolge der elastischen Eigenschaften des verwendeten Werkstoffes ohne weiteres auch an geringfügigere Oberflächenunregel-

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mässigkeiten anpassen, die möglicherweise entlang der Oberfläohenbohrung vorliegen, und es wird also auf diese Weise ein dicht anliegender Kontakt zwischen den Oberflächen des Stopfens und der Bohrungsfläche gewährleistet·

Wie bereits vorstehend erwähnt, kann die äussere im wesentlichen zylindrisch ausgebildete Oberfläche des Stopfenteiles 12 in Längsrichtung leicht konisch auegebildet sein, wodurch die Herausnahme des Dichtungsstopfens aus der zu seiner Herstellung verwendeten Form und gleichzeitig auch das keilartige Eintreiben und die Komprimierung des Dichtungsstopfens bei der Einführung in die abzudichtende Bohrung erleichtert wird. Im Falle einer derartigen konischen Ausbildung erstreckt sich dieselbe jedoch Vorzugs- und zweckmässigerweise im wesentlichen über die gesamte Länge des Dichtungsstopfens. Der Konizitätswinkel ist hierbei verhäl.tnismässig klein und bei Vorliegen von Winkelwerten in der Grössenordnung von etwa 1° kann der Stopfen bereits ohne weiteres in einfacher Weise aus seiner Herstellungsform entnommen und mit ihm eine zufriedenstellende Dichtungswirkung erzielt werden.

Infolge des in Bezug auf die den Stopfen aufnehmende Bohrung gesehen übergrossen Durchmessers der Umfangsfläche des Dichtungsstopfens wird entsprechend der Darstellung der Figur 3 eine Verformung des Stopfenkörpers herbei-

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geführt, so dass zwischen diesen beiden Teilen ein inniger Oberflächenkontakt gewährleistet ist. Bei den meisten elastisch verformbaren Werkstoffen wird bei Verwendung von Dichtungsstopfen mit einem etwa 10% über dem Durchmesser der abzudichtenden Bohrung liegenden Ümfangsdurchmesser eine ausreichende Kompresssion des Stopfens erzielt, um diesen in einer festen reibungsschlüssigen Anlage in der Bohrung zu halten, welche ausreicht, um dem Aussendruck eines in dem abgedichteten Rohrleitungsteil befindlichen Strömungsinittels standzuhalten.

Dichtungsstopfen, welche entsprechend der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ausgebildet sind und beispielsweise zum Abdichten von Rohrleitungsenden verwendet werden, haben sich bei Verwendung des Vinylkunststoffes Geon 8812 als für die Abdichtung von Rohrleitungen mit Innendurchmessern zwischen 0,80 und 3,82 cm ausserordentlich zufriedenstellend erwiesen, wobei der Aussendurchmesser des Dichtungskörpers des Dichtungsstopfens zwischen etwa 0,089 und 0,114 cm grosser war als der Durchmesser der abzudichtenden Bohrung.

Die Anlage der Dichtungsrippen 22 an der Innenfläche der Bohrung wird noch weiter durch die konvexe Ausbilaung der

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Stirnwandung I4 gefördert, die ihrerseits axial aus dem Teil 12 nach aussen vorspringt. Die in Längsrichtung vorspringende konvexe Ausbildung der Stirnwandung 14 bewirkt eine Erhöhung des radialen Anlagedruckes der Dichtungsrippen 22 und des vorderen Endes des Stopfenkörpers 12 an der Innenfläche einer Bohrung, wenn auf die Stirnwandung ein endseitiger Druck derart ausgeübt wird, dass diese aus der in Figur 3 gestrichelt angedeuteten Stellung in die in durchgehenden Linien gezeigte Stellung nach innen durchgebogen wird· Bei der in den Zeichnungen gezeigten besonderen Ausführungsform des Dichtungsstopfens 10 besitzt die Stirnwandung I4 eine verhältnismässig flache symmetrische konische Form, die sich leicht verflacht, sobald auf ihre Aussenfläche ein entsprechender Druck ausgeübt wird, so dass dadurch ein erhöhter radialer Anlagedruck der Dichtungsrippen an der Innenfläche der Bohrung bewirkt wird. Infolge dieser Ausbildung wird erreicht, dass eine Erhöhung desDruckes des in einem abgedichteten Gebilde enthaltenen Strömungsmittels gleichzeitig eine bessere Dichtungswirkung des Abdichr tungsstopfens in der Bohrung hervorruft.

Zusätzlich zu der axialen üurchbiegefähigkeit der Stirnwandung 14 bei Einwirkung eines Druckes auf dieselbe ist der Dichtungsstopfen 10 zur weiteren Verbesserung der

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Verformbarkeit des Körpers 12 vorzugsweise mit einer axial verlaufenden Bohrung 24 versehen, die ihrerseits entsprechend dar Darstellung der Zeichnungen von dem der Stirnwandung 14 gegenüberliegenden Ende des Stopfens her nach innen verläuft, so dass ein im wesentlichen becherförmiger Stopfen entsteht, der durch eine Ringwandung 26 und die Stirnwandung 14 bestimmt ist. Der Abstand zwischen der Innenfläche 28 der Stirnwandung 14 und der Aussenfläche der Stirnwandung 14 entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Dicke der zylindrischen Wandung 26 des Körpers. Die jeweilige Dicke der ringföriuigen Wandung 26 und der Stirnwandung 14 lässt sich dabei unter Berücksichtigung der jeweiligen Durchbiege- und Slastizitätseigenschaften des zur Herstellung aes Dichttmgsstopf ens verwendeten Werkstoffes derart verändern, dass jeiv'eils die erforderliche Festigkeit und Verformbarkeit gegeben und gleichzeitig eine sichere reibungssehlüssige-Anlage der Aussenumfangsflache des Dichtungsstopfens an der Innenfläche der Bohrung gewährleistet ist. ßei Herstellung des Stopfens aus einem Geon 8812-Vinyl-Kunststoff wurden bei einer Dicke eier Stirnwandung 14 und der ringförmigen -.fendung 26 des Körpers? welche etwa 20% des Aussendes Stopfens entsprach, ausnehmend

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stellende Abdichtungseigenschaften innerhalb eines weiten Bereiches von Rohrdurchmessern Und Innendrücken erzielt.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, kann der Dichtungsstopfen 10 zur Erzielung einer im wesentlichen strömungsmittelundurchlässigen Abdichtung in ringförmigen Bohrungen verwendet werden und eignet sich insbesondere zum Abdichten der Enden von Rohrleitungsteilen, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren vorher gereinigt und mit einem inerten Gas gefüllt wurden. Nach diesem Verfahren werden Rohrteile, beispielsweise das in Figur 3 bruchstückweise gezeigte Rohr 18, das entweder geradlinig oder besonders gekrümmt ausgebildet sein kann, zunächst einmal so gereinigt, dass alle unerwünschten Fremdstoffe, Niederschläge und anderen Verschmutzungen, beispielsweise Oxydationsschlacke, bei der Herstellung der Rohre verwendete Öle und Schmiermittel, Staub, Schmutz u.dgl. von den Innenflächen der Bohrung 16 entfernt wird, so dass die Rohrleitungsteile in einem kommerziell annehmbaren sauberen Zustand vorliegen.

Zur Entfernung dieser unerwünschten Niederschläge von den Innenwandungen der Rohrleitungsteile können beliebige bekannte mechanische und chemische Reinigungsmaßnahmen

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bzw. Kombinationen derselben zum Einsatz gebracht werden. So kann beispielsweise eine chemische Reinigung, wie eine von einer Durchspülung mit Wasser gefolgte Säurewäsche unter Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse zur Entfernung unerwünschter Niederschläge von den Innenflächen der Rohrleitungsteile verwendet werden. Nach einer derartigen chemischen oder anderen mechanischen oder kombinierten Behandlung wird das Innere der Rohre getrocknet und die darin befindliche Luft sowie etwa noch darin befindliche Restfeuchtigkeit wird dadurch gereinigt bzw. entfernt, dass ein Strom eines verhältnismässig trockenen inerten Gases, beispielsweise Stickstoff, durch die Rohrleitungsteile hindurchgeleitet wird.

Anschliessend wird das eine Ende der das iia wesentlichen trockene gereinigte inerte Gas enthaltenden Rohrleitungsteile unter Verwendung eines Dichtungsstopfens der in den Zeichnungen gezeigten Art dicht verschlossen und der Innenraum der Rohrleitung weiter unter Druck gesetzt, so dass der Druck des inerten Gases grosser ist als der äussere Luftdruck, der während des Versanues und der darauffolgenden Lagerung auf das Rohr einwirkt. Vorzugsweise wird dabei derart vorgegangen, dass im Innern der Rohrleitungen ein überdruck herrscht, um auf diese Weise zu verhindern, dass Luft, Staub und Feuchtigkeit in den Innenraum der Rohrleitungsteile einuringen können.

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Die Unterdrucksetzung des Innenraumes der gereinigten und gesäuberten Rohrleitungstexle mit einem beliebigen im wesentlichen trockenen inerten Gas oder einem Gemisch derartiger inerter Gase wird zweckmässigerweise dadurch erreicht, dass das gesamte Rohr oder aber das eine offene Ende desselben in eine dicht abgeschlossene, das inerte Gas enthaltende Druckkammer eingeführt und dann ein Dichtungsstopfen in das offene Ende bzw. die offenen Enden des Rohres derart eingeführt wird, dass das unter Druck stehende Gas im Innenraum der Rohrleitungstexle eingeschlossen wird. Wahlweise kann die Unterdrucksetzung des Innenraumes eines gereinigten Rohres vorzugsweise auch in der Weise erfolgen, dass die offenen Enden des gesäuberten Rohres mit einem aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise Gummi, bestehenden Dichtungsstopfen, der beispielsweise selbstdichtende Eigenschaften besitzt, verschlossen werden. Dann wird der Innenraum des so abgedichteten Rohres dadurch unter Druck gesetzt, dass durch einen der Dichtungsstopfen eine Hohlnadel hindurchgestossen unü eingeführt wird, durch die das unter Druck stehende inerte Gas in den Innenraum des Rohres solange eingepumpt wird, bis der gewünschte Überdruck erreicht ist. Anschliesseud wird die Kohlnadel wieder herausgezogen und infolge der selbstdichtenden Eigenschaften des den Dich-

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tungsstopfen bildenden .Merkstoffes schliesst sich der Durchatich in dem Stopfen von selbst, so dass das unter Druck stehende inerte Gas im Innern des Rohres verbleibt. In allen Fällen wird ein von innen her unter Druck stehendes hermetisch abgeschlossenes Gebilde geschaffen, das über längere Zeiträume hinweg in diesem Zustand verbleibt.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, stellt das er f xndungsgeiaä sse Verfahren und der hier beschriebene und offenbarte neuartige Dichtungsstopfen ein wirtschaftliches und wirksames Verfahren zur Sauberhaltung des Innern von Plohlgebilden, insbesondere von Rohrteilen über längere Zeiträume hinweg dar, se dass eine Oxydation oder ein Absetzen von Frenidstoffen auf den Innenflächen derartiger Körper verhindert und. gleichzeitig eine Verunreinigung des in dem Gebilde enthaltenes;. Schutz-Strömungsmittels vermieden wird.

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Claims

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Patent- (Schutz-) Ansprüche

1. In ein rohrförmiges Teil einbringbarer und an der Innenfläche desselben dichtend zur-Anlage bringbarer Dichtungsstopfen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen einen aus einem elastisch verformbaren Werkstoff hergestellten langgestreckten Körper (12) aufweist, dessen eines Ende (14) mit einer in Längsrichtung aus dem Körper herausragenden konvexen Fläche versehen ist und um dessen Umfangsfläche ein oder mehrere reibungsschlüssig dichtende Gebilde (22) herum verlaufen.

2. Dichtungsstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper zylindrisch ausgebildet ist.

3. Dichtungsstopfen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsstopfen auf seiner Aussenseite konisch ausgebildet ist.

4. Dichtungsstopfen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem uichtungskörpar eine Bohrung (24) ausgebildet ist, welche von dem mit der konvexen Oberfläche versehenen Ende (14) gegenüberliegenden Ende her axial nach innen verläuft.

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5· Dichtungsstopfen nach einem oder, mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem selbstdichtenden Gummi hergestellt ist.

6· Verfahren zum Abdichten des Innenraumes eines rohr förmigen Teiles zur Vermeidung von Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet; dass der rohrförmige Teil mit einem inerten' Gas gefüllt und mit einem oder mehreren Dichtungs stopfen nach Anspruch 1 dichtend verschlossen wird»

7« Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet* dass der Druck des ±hh inerten Gases höher liegt als der Aussendrucki

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7# dadurch gekennzeichnet) dass zunächst der rohrförmige Teil unter Verwendung mindestens eines aus einem selbstdichtenden Werkstoff bestehenden Stopfens abgedichtet und dann das inerte Gas in den rohrförmigen Teil unter Zuhilfenahme einer Hohlnadel eingeführt wird) die den Stopfen durchstösst und dass anschliessend die Nadel wieder aus dem Stopfen herausgezogen wird*

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